CN102809142A - 发电厂二次再热机组的回热系统及发电厂 - Google Patents

Abstract

本发明提供发电厂二次再热机组的回热系统及一种发电厂。回热系统包括凝汽器、凝结水泵、低压加热器、高压给水泵、以及高压加热器，低压加热器和高压加热器是表面式加热器。其中，回热系统设有两个以上压力不同的混合式加热器，混合式加热器中的一个具有除氧功能。回热系统还包括中压加热器和中压给水泵，中压加热器和中压给水泵设置在任意两个混合式加热器之间。本发明的回热系统能够降低设备造价，同时提高热力系统效率。

Description

发电厂二次再热机组的回热系统及发电厂

技术领域

本发明涉及发电厂，具体涉及发电厂中二次再热机组的回热系统。 

背景技术

现有技术中，二次再热机组典型的回热系统中，汽轮机一般有9～11级抽汽，分别提供给9～11个加热器，其中只有一个混合式加热器，该混合式加热器同时具有除氧功能，因此该加热器通常称为除氧器，其余的加热器通常均为表面式加热器。通常，凝结水泵之后的表面式加热器被称为低压加热器，给水泵之后的表面式加热器被称为高压加热器。表面式高压加热器的疏水通常逐级疏向压力较低的下一级。而表面式低压加热器的疏水通常有下列两种型式:（I）逐级自流型式，与高压加热器的疏水系统类似，各级低压加热器的疏水由较高压力向较低压力逐级自流，疏水最终接入凝汽器，参见图1；（II）设置疏水泵型式，由于低压加热器的水侧压力较低，所以有条件设置加热器疏水泵，即低压加热器的疏水通过低压加热器疏水泵的升压接入低压加热器的水侧系统，典型的低压加热器疏水泵系统见图2。 

随着技术的不断发展，二次再热机组的参数逐渐升高，上述现有技术中的回热系统的一些缺点逐渐显露，主要体现在下面几点：（一）、随着机组的主蒸汽压力逐渐升高，系统中给水泵的扬程也逐渐升高，从而使给水泵之后的高压加热器的设计压力也逐渐增大。以超超临界机组为例，高压加热器的设计压力已达40～45MPa，大大增加了加热器设备的初始投资；（二）、由于现有技术中高压加热器水侧的给水压力较高，使高压加热器不便配置将汽侧疏水输送到给水中的疏水泵系统，而是将高压加热器的汽侧疏水逐级自流，最后排往除氧器，相对热力系统效率较低。 

发明内容

本发明的目的是提供一种能够降低设备造价，同时提高热力系统效率的回热系统。

为实现上述目的，本发明提供了发电厂二次再热机组的回热系统，所述回热系统包括凝汽器、凝结水泵、低压加热器、高压给水泵、以及高压加热器，所述低压加热器和所述高压加热器是表面式加热器，其特征在于： 

所述回热系统设有两个以上压力不同的混合式加热器，所述混合式加热器中的一个具有除氧功能； 

所述回热系统还包括中压加热器和中压给水泵，所述中压加热器和中压给水泵设置在任意两个混合式加热器之间。 

本发明的第一优选实施例中，所述回热系统设有两个压力不同的混合式加热器，所述两个混合式加热器中的一个具有除氧功能；以及压力较低的混合式加热器的出水口与所述中压给水泵连接，压力较高的混合式加热器的出水口与所述高压给水泵连接。 

本发明的第二优选实施例中，所述回热系统设有三个压力不同的混合式加热器，所述三个混合式加热器中的一个具有除氧功能；所述中压加热器设置在任意两个混合式加热器之间；以及沿给水流动方向在前面的两个混合式加热器的出水口与所述中压给水泵连接，而最后一个混合式加热器的出水口与所述高压给水泵连接。 

本发明中，所述凝汽器中的凝结水通过所述凝结水泵升压，经过所述低压加热器，进入压力较低的混合式加热器，所述压力较低的混合式加热器的出水通过所述中压给水泵升压，经过所述中压加热器，进入压力较高的混合式加热器，所述压力较高的混合式加热器的出水通过高压给水泵升压，经过所述高压加热器，最终送入锅炉。 

本发明的第一优选实施例中，较佳地，所述回热系统包括3个所述低压加热器、4个所述中压加热器、以及1个所述高压加热器。 

本发明的第一优选实施例中，较佳地，所述回热系统包括2个所述低压加热器、4个所述中压加热器、以及2个所述高压加热器。 

本发明的第一优选实施例中，较佳地，所述回热系统包括4个所述低压加 热器、2个所述中压加热器、以及2个所述高压加热器。 

本发明的第一优选实施例中，较佳地，所述回热系统包括4个所述低压加热器、1个所述中压加热器、以及3个所述高压加热器。 

本发明的第一优选实施例中，较佳地，所述回热系统包括3个所述低压加热器、2个所述中压加热器、以及3个所述高压加热器。 

本发明的第一优选实施例中，较佳地，所述回热系统包括2个所述低压加热器、3个所述中压加热器、以及3个所述高压加热器。 

本发明的第一优选实施例中，较佳地，所述回热系统包括3个所述低压加热器、2个所述中压加热器、以及2个所述高压加热器。 

本发明的第二优选实施例中，较佳地，所述回热系统包括2个所述低压加热器、4个所述中压加热器、以及2个所述高压加热器。 

本发明中，所述中压加热器和所述低压加热器的疏水可采用逐级自流型式或采用设置疏水泵型式。 

本发明还提供一种发电厂，所述发电厂包括二次再热机组，其中，所述二次再热机组的回热系统是上述的回热系统。 

本发明由于设置了两级或更多级混合式加热器，与现有技术相比，有下列三个优点： 

（1）本发明由于设置了两级或更多级混合式加热器，现有技术中的高压加热器被分为高压加热器和中压加热器，有效地降低了部分高压加热器的设计压力，从而可降低工程造价。 

（2）本发明与现有技术相比，高压加热器的数量更少，因此有更多的加热器有条件设置疏水泵系统，可提高系统的循环效率。 

（3）本发明的混合式加热器数量比现有技术多，混合式加热器的效率比表面式加热器高，因此系统效率也将更高。 

附图说明

图1示出现有技术中二次再热机组典型的回热系统； 

图2示出现有技术中二次再热机组另一种典型的回热系统； 

图3是本发明的二次再热机组的回热系统的第一实施例的流程图； 

图4是本发明的二次再热机组的回热系统的第二实施例的流程图； 

图5是本发明的二次再热机组的回热系统的第三实施例的流程图；以及 

图6～10是本发明的二次再热机组的回热系统的多个变型实施例的流程图。 

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。 

以下，对本发明的主要技术术语进行说明。 

二次再热机组：从锅炉过热器出来的主蒸汽在汽轮机高压缸作功后，送回锅炉的一次再热器中加热以提高温度，然后送入汽轮机第一中压缸继续膨胀作功，再送回锅炉的二次再热器中加热以提高温度，然后送入汽轮机第二中压缸继续膨胀作功。 

回热系统：利用已在汽轮机中作过功的抽汽，通过加热器用抽汽放热来加热凝结水和给水，以提高进入锅炉给水温度的加热系统。二次再热机组的回热系统是发电厂汽轮发电机组热力循环系统的一部分。 

表面式加热器：加热蒸汽与被加热的水两种介质被金属壁面隔开，在换热过程中，两种介质互不接触，热量由热介质通过金属壁面传递给冷介质。除非特别指出，本文所述的所有低压加热器、中压加热器、以及高压加热器均为表面式加热器。 

混合式加热器：加热蒸汽与被加热的水两种介质的热量交换是依靠两者直接接触并相互混合来实现，冷、热两种介质在热量传递的同时，伴随着质量的混合。 

以下参考附图对本发明的优选实施例进行详细描述。 

图1示出现有技术中二次再热机组典型的回热系统。如图1所示，该系统中汽轮机共有10级抽汽，提供给10个加热器，分别是高压加热器13、高压加热器12、高压加热器11、高压加热器10、除氧器8、低压加热器7、低压加热器6、低压加热器5、低压加热器4、以及低压加热器3。其中，除氧器8是混合式加热器，其余为表面式加热器。凝汽器1中的凝结水通 过凝结水泵2升压，经过5级表面式低压加热器（3、4、5、6、7）后，进入除氧器8，除氧后的给水经给水泵9升压，经过4级表面式高压加热器（10、11、12、13），最终送入锅炉（未示出）。 

如图1所示，现有的回热系统中，高压加热器13的疏水通过自流接入高压加热器12，高压加热器12的疏水通过自流接入高压加热器11，高压加热器11的疏水通过自流接入高压加热器10，高压加热器10的疏水通过自流最终接入混合式加热器8（即除氧器8）中，如各高压加热器下方的虚线所示。同理，各低压加热器的疏水也通过逐级自流而接入压力更低的另一级低压加热器。 

由于低压加热器中给水压力较低，因此现有的回热系统中，通常在低压加热器之间设置疏水泵系统，以提高系统的循环效率。图2示出设置在低压加热器之间的一种典型疏水泵系统。如图2所示，该疏水泵系统中，低压加热器6疏水逐级自流至低压加热器5，低压加热器5的疏水为设置疏水泵型式，即低压加热器5的疏水通过升压泵14（疏水泵14）的升压被排入低压加热器6和低压加热器5之间的凝结水管道。低压加热器4的疏水则通过自流流至低压加热器3，而低压加热器3的疏水则通过自流流至凝汽器1。 

上述现有的回热系统中，给水泵之后的高压加热器的设计压力较高，因此相应的造价较高。而且，由于高压加热器水侧的给水压力较高，使高压加热器不便配置将汽侧疏水输送到给水中的疏水泵系统，不利于提高系统的循环效率。 

针对上述现有技术中回热系统的问题，本发明基于热力循环基本原理，在二次再热机组回热系统中设置两个或更多个压力不同的混合式加热器，对应于压力较低的混合式加热器设置中压给水泵，对应于压力较高的混合式加热器设置高压给水泵。从而，一方面可将部分高压加热器的压力降低，大幅降低加热器及加热器前后的给水管系（包括管道、阀门、管件等）的造价。另一方面为更多的加热器能够配置疏水泵创造条件。并且，通过采用混合式加热器，冷、热流体直接接触进行传热，这种传热方式避免了传热壁面间及其两侧的污垢热阻，传热效率高，且构造简单投资少。 

图3是本发明的二次再热机组回热系统的第一实施例的流程图。如图3所示，凝汽器1中的凝结水通过凝结水泵2升压，经过3级表面式低压加热器（3、4、5）后，进入第一个混合式加热器15。经第一个混合式加热器15加热后的给水经中压给水泵16升压（混合式加热器15的出水口与中压给水泵16连接），经过4级中压加热器（17、18、19、20）后，进入第二个混合式加热器8（可作为除氧器8）。除氧后的给水经高压给水泵9升压（混合式加热器8的出水口与中压给水泵9连接），经过1级表面式高压加热器13，最终送入锅炉（未示出）。 

由图中可看出，本实施例与图1所示的现有技术不同之处在于，将现有技术的一个低压加热器（即2级低压加热器6、7）和3级高压加热器（即高压加热器10、11、12）替换成了四级中压加热器（即中压加热器17、18、19、20）和一级混合式加热器（即第一个混合式加热器15），并相应地增加一个中压给水泵16。因此，相比图1所示的现有技术，高压加热器数量减少，所需要的高压管道系统相应减少，由此可大幅降低设备投资。例如，对于1台1000MW的二次再热机组来说，可降低设备投资约2000万。 

而且，有更多的加热器有条件设置疏水泵系统来提高回热系统的循环效率，即，如图3所示，可在中压加热器17和中压加热器19处分别设置疏水泵系统22和21，使得中压加热器17的疏水通过升压泵22（疏水泵22）的升压被排入中压加热器17和中压加热器18之间的凝结水管道，而中压加热器19的疏水则通过升压泵21（疏水泵21）的升压被排入中压加热器19和中压加热器20之间的凝结水管道。 

另外，由于混合式加热器的加热效率相较于表面式加热器来说换热效率高，有利于提高系统的整体效率。例如，对于1台1000MW的二次再热机组来说，可降低发电煤耗约0.2g/kW.h，年节约燃煤1100吨。 

图4示出根据本发明的二次再热机组回热系统的第二实施例的流程图。本实施例中，将现有技术的3级低压加热器（即低压加热器5、6、7）和2级高压加热器（即高压加热器10、11）替换成了4级中压加热器（即中压加热器17、18、19、20）和一个混合式加热器（即第一个混合式加热器15），并相应地增加一个中压给水泵16。 

凝汽器1中的凝结水通过凝结水泵2升压，经过2级表面式低压加热器（3、4）后，进入第一个混合式加热器15。经第一个混合式加热器15加热后的给水经中压给水泵16升压，经过4级中压加热器（17、18、19、20）后，进入第二个混合式加热器8（可作为除氧器8）。除氧后的给水经高压给水泵9升压，经过2级表面式高压加热器（12、13），最终送入锅炉（未示出）。 

图5示出根据本发明的二次再热机组回热系统的第三实施例的流程图。本实施例中，将现有技术的1级低压加热器（即低压加热器7）和2级高压加热器（即高压加热器10、11）替换成了2级中压加热器（即中压加热器19、20）和一个混合式加热器（即第一个混合式加热器15），并相应地增加一个中压给水泵16。 

凝汽器1中的凝结水通过凝结水泵2升压，经过4级表面式低压加热器（3、4、5、6）后，进入第一个混合式加热器15。经第一个混合式加热器15加热后的给水经中压给水泵16升压，经过2级中压加热器（19、20）后，进入第二个混合式加热器8（可作为除氧器8）。除氧后的给水经高压给水泵9升压，经过2级表面式高压加热器（12、13），最终送入锅炉（未示出）。 

图6～8示出根据本发明的二次再热机组的回热系统的其他变型实施例。如图6-8所示，本发明的回热系统也可实施成在混合式加热器15与混合式加热器8之间设置其他适当数量的中压加热器（18、19、20），并相应地减少高压加热器和/或低压加热器的数量。 

图6～8所示的实施例中，凝汽器中的凝结水通过凝结水泵升压，经过表面式低压加热器，进入压力较低的第一个混合式加热器，该混合式加热器的出水通过中压给水泵升压，经过表面式中压加热器，进入压力比第一个混合式加热器高的第二个混合式加热器，该第二混合式加热器的出水通过高压给水泵升压，经过表面式高压加热器，最终送入锅炉。两个混合式加热器中，任何一个混合式加热器可具有除氧功能作为系统中的除氧器。 

而且，其中任何一个表面式加热器的疏水可采用逐级自流型式或采用设置疏水泵型式。 

另外，各实施例中的两个混合式加热器的任何一个可具有除氧功能而作为系统中的除氧器。 

图9示出根据本发明的二次再热机组的回热系统的另一实施例。如图9所示，本实施例中，汽轮机共有9级抽汽，提供给9个加热器，分别是高压加热器13、高压加热器12、混合式加热器8（除氧器8）、中压加热器20、中压加热器19、混合式加热器15、低压加热器5、低压加热器4、以及低压加热器3。其中，各高压加热器、中压加热器、以及低压加热器均为表面式加热器。 

凝汽器1中的凝结水通过凝结水泵2升压，经过3级表面式低压加热器（3、4、5）后，进入第一个混合式加热器15。经第一个混合式加热器15加热后的给水经中压给水泵16升压，经过2级中压加热器（19、20）后，进入第二个混合式加热器8（可作为除氧器8）。除氧后的给水经高压给水泵9升压，经过2级表面式高压加热器（12、13），最终送入锅炉（未示出）。 

图10示出根据本发明的二次再热机组的回热系统的又一实施例。如图10所示，本实施例中，共设有3个混合式加热器。汽轮机共有11级抽汽，提供给11个加热器，分别是高压加热器13、高压加热器12、混合式加热器8（除氧器8）、中压加热器20、中压加热器19、混合式加热器23、中压加热器25、中压加热器26、混合式加热器15、低压加热器4、以及低压加热器3。其中，各高压加热器、中压加热器、以及低压加热器均为表面式加热器。 

凝汽器1中的凝结水通过凝结水泵2升压，经过2级表面式低压加热器（3、4）后，进入第一个混合式加热器15。经第一个混合式加热器15加热后的给水经中压给水泵16升压，经过2级中压加热器（25、26）后，进入第二个混合式加热器23。经第二个混合式加热器23加热后的给水经中压给水泵24升压，经过2级中压加热器（19、20）后，进入第三个混合式加热器8（可作为除氧器8）。除氧后的给水经高压给水泵9升压，经过2级表面式高压加热器（12、13），最终送入锅炉（未示出）。 

本文中，低压、中压、以及高压是指低压加热器、中压加热器、以及 高压加热器在回热系统中的相对所处位置的压力，而不是绝对压力意义上的低压、中压、以及高压。 

具体来说，本发明中，对应每个混合式加热器均配置给水泵，按相对所处位置的压力高低分别称为“中压给水泵”和“高压给水泵”。相应的，凝结水泵之后的表面式加热器被称为低压加热器；中压给水泵之后的表面式加热器被称为中压加热器；高压给水泵之后的表面式加热器被称为高压加热器。 

此外，本领域的技术人员应理解，虽然未示出或仅示意性示出，但本发明的二次再热回热系统的组成部分除了以上描述的部分之外，还包括相应的凝结水管道系统、中压给水管道系统、高压给水管道系统、以及加热器疏水管道系统（包括疏水泵）。而且，可根据需要设置两个或更多个混合式加热器，并根据需要在加热器中设置疏水泵系统，以提高系统效率。 

本发明由于设置了两级或更多级的混合式加热器，与现有技术相比，有下列三个优点： 

（1）本发明由于设置了两级或更多级混合式加热器，现有技术中的高压加热器被分为高压加热器和中压加热器，有效地降低了部分高压加热器的设计压力，从而可降低工程造价。 

（2）本发明与现有技术相比，高压加热器的数量更少，因此有更多的加热器有条件设置疏水泵系统，可提高系统的循环效率。 

（3）本发明的混合式加热器数量比现有技术多，混合式加热器的效率比表面式加热器高，因此系统效率也将更高。 

本发明的二次再热回热系统可应用于高参数火力发电工程，特别是超临界及超超临界工程，与现有的二次再热回热系统相比，可显著降低工程造价，提高机组热力系统效率。 

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。 

Claims (10)

1.发电厂二次再热机组的回热系统，所述回热系统包括凝汽器、凝结水泵、低压加热器、高压给水泵、以及高压加热器，所述低压加热器和所述高压加热器是表面式加热器，其特征在于：

所述回热系统设有两个以上压力不同的混合式加热器，所述混合式加热器中的一个具有除氧功能；

所述回热系统还包括中压加热器和中压给水泵，所述中压加热器和中压给水泵设置在任意两个混合式加热器之间。

2.根据权利要求1所述的回热系统，其特征在于：

所述回热系统设有两个压力不同的混合式加热器，所述两个混合式加热器中的一个具有除氧功能；以及

压力较低的混合式加热器的出水口与所述中压给水泵连接，压力较高的混合式加热器的出水口与所述高压给水泵连接。

3.根据权利要求1所述的回热系统，其特征在于：

所述回热系统设有三个压力不同的混合式加热器，所述三个混合式加热器中的一个具有除氧功能；

所述中压加热器设置在任意两个混合式加热器之间；以及

沿给水流动方向在前面的两个混合式加热器的出水口与所述中压给水泵连接，而最后一个混合式加热器的出水口与所述高压给水泵连接。

4.根据权利要求1所述的回热系统，其特征在于：所述凝汽器中的凝结水通过所述凝结水泵升压，经过所述低压加热器，进入压力较低的混合式加热器，所述压力较低的混合式加热器的出水通过所述中压给水泵升压，经过所述中压加热器，进入压力较高的混合式加热器，所述压力较高的混合式加热器的出水通过高压给水泵升压，经过所述高压加热器，最终送入锅炉。

5.根据权利要求2所述的回热系统，其特征在于：所述回热系统包括3个所述低压加热器、4个所述中压加热器、以及1个所述高压加热器。

6.根据权利要求2所述的回热系统，其特征在于：所述回热系统包括3个所述低压加热器、2个所述中压加热器、以及3个所述高压加热器。

7.根据权利要求2所述的回热系统，其特征在于：所述回热系统包括3个所述低压加热器、2个所述中压加热器、以及2个所述高压加热器。

8.根据权利要求3所述的回热系统，其特征在于：所述回热系统包括2个所述低压加热器、4个所述中压加热器、以及2个所述高压加热器。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的回热系统，其特征在于：所述中压加热器和所述低压加热器的疏水采用逐级自流型式或采用设置疏水泵型式。

10.一种发电厂，所述发电厂包括二次再热机组，其特征在于：所述二次再热机组的回热系统是如权利要求1-8中任一项所述的回热系统。

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